src/model/geometry.cpp

   1 #include "geometry.hpp"
   2
   3 #include <limits>
   4
   5
   6 namespace blank {
   7
   8 bool Intersection(
   9         const Ray &ray,
  10         const AABB &aabb,
  11         const glm::mat4 &M,
  12         float *dist,
  13         glm::vec3 *normal
  14 ) noexcept {
  15         float t_min = 0.0f;
  16         float t_max = std::numeric_limits<float>::infinity();
  17         const glm::vec3 aabb_pos(M[3].x, M[3].y, M[3].z);
  18         const glm::vec3 delta = aabb_pos - ray.orig;
  19
  20         glm::vec3 t1(t_min, t_min, t_min), t2(t_max, t_max, t_max);
  21
  22         for (int i = 0; i < 3; ++i) {
  23                 const glm::vec3 axis(M[i].x, M[i].y, M[i].z);
  24                 const float e = glm::dot(axis, delta);
  25                 const float f = glm::dot(axis, ray.dir);
  26
  27                 if (std::abs(f) > std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
  28                         t1[i] = (e + aabb.min[i]) / f;
  29                         t2[i] = (e + aabb.max[i]) / f;
  30
  31                         t_min = std::max(t_min, std::min(t1[i], t2[i]));
  32                         t_max = std::min(t_max, std::max(t1[i], t2[i]));
  33
  34                         if (t_max < t_min) {
  35                                 return false;
  36                         }
  37                 } else {
  38                         if (aabb.min[i] - e > 0.0f || aabb.max[i] - e < 0.0f) {
  39                                 return false;
  40                         }
  41                 }
  42         }
  43
  44         glm::vec3 min_all(min(t1, t2));
  45
  46         if (dist) {
  47                 *dist = t_min;
  48         }
  49         if (normal) {
  50                 glm::vec4 norm(0.0f);
  51                 if (min_all.x > min_all.y) {
  52                         if (min_all.x > min_all.z) {
  53                                 norm.x = t2.x < t1.x ? 1 : -1;
  54                         } else {
  55                                 norm.z = t2.z < t1.z ? 1 : -1;
  56                         }
  57                 } else if (min_all.y > min_all.z) {
  58                         norm.y = t2.y < t1.y ? 1 : -1;
  59                 } else {
  60                         norm.z = t2.z < t1.z ? 1 : -1;
  61                 }
  62                 norm = M * norm;
  63                 *normal = glm::vec3(norm);
  64         }
  65         return true;
  66 }
  67
  68
  69 bool Intersection(
  70         const AABB &a_box,
  71         const glm::mat4 &a_m,
  72         const AABB &b_box,
  73         const glm::mat4 &b_m
  74 ) noexcept {
  75         glm::vec3 a_corners[8] = {
  76                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.min.y, a_box.min.z, 1)),
  77                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.min.y, a_box.max.z, 1)),
  78                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.max.y, a_box.min.z, 1)),
  79                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.max.y, a_box.max.z, 1)),
  80                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.min.y, a_box.min.z, 1)),
  81                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.min.y, a_box.max.z, 1)),
  82                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.max.y, a_box.min.z, 1)),
  83                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.max.y, a_box.max.z, 1)),
  84         };
  85
  86         glm::vec3 b_corners[8] = {
  87                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.min.y, b_box.min.z, 1)),
  88                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.min.y, b_box.max.z, 1)),
  89                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.max.y, b_box.min.z, 1)),
  90                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.max.y, b_box.max.z, 1)),
  91                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.min.y, b_box.min.z, 1)),
  92                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.min.y, b_box.max.z, 1)),
  93                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.max.y, b_box.min.z, 1)),
  94                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.max.y, b_box.max.z, 1)),
  95         };
  96
  97         glm::vec3 axes[6] = {
  98                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(1, 0, 0, 0)),
  99                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(0, 1, 0, 0)),
 100                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(0, 0, 1, 0)),
 101                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(1, 0, 0, 0)),
 102                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(0, 1, 0, 0)),
 103                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(0, 0, 1, 0)),
 104         };
 105
 106         for (const glm::vec3 &axis : axes) {
 107                 float a_min = std::numeric_limits<float>::infinity();
 108                 float a_max = -std::numeric_limits<float>::infinity();
 109                 for (const glm::vec3 &corner : a_corners) {
 110                         float val = glm::dot(corner, axis);
 111                         a_min = std::min(a_min, val);
 112                         a_max = std::max(a_max, val);
 113                 }
 114
 115                 float b_min = std::numeric_limits<float>::infinity();
 116                 float b_max = -std::numeric_limits<float>::infinity();
 117                 for (const glm::vec3 &corner : b_corners) {
 118                         float val = glm::dot(corner, axis);
 119                         b_min = std::min(b_min, val);
 120                         b_max = std::max(b_max, val);
 121                 }
 122
 123                 if (a_max < b_min || b_max < a_min) return false;
 124         }
 125
 126         // TODO: find intersection point and normals
 127         // normal could be deduced from the axis with the lowest min?
 128
 129         return true;
 130 }
 131
 132
 133 bool CullTest(const AABB &box, const glm::mat4 &MVP) noexcept {
 134         // transform corners into clip space
 135         glm::vec4 corners[8] = {
 136                 { box.min.x, box.min.y, box.min.z, 1.0f },
 137                 { box.min.x, box.min.y, box.max.z, 1.0f },
 138                 { box.min.x, box.max.y, box.min.z, 1.0f },
 139                 { box.min.x, box.max.y, box.max.z, 1.0f },
 140                 { box.max.x, box.min.y, box.min.z, 1.0f },
 141                 { box.max.x, box.min.y, box.max.z, 1.0f },
 142                 { box.max.x, box.max.y, box.min.z, 1.0f },
 143                 { box.max.x, box.max.y, box.max.z, 1.0f },
 144         };
 145         for (glm::vec4 &corner : corners) {
 146                 corner = MVP * corner;
 147                 corner /= corner.w;
 148         }
 149
 150         int hits[6] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
 151
 152         // check how many corners lie outside
 153         for (const glm::vec4 &corner : corners) {
 154                 if (corner.x >  1.0f) ++hits[0];
 155                 if (corner.x < -1.0f) ++hits[1];
 156                 if (corner.y >  1.0f) ++hits[2];
 157                 if (corner.y < -1.0f) ++hits[3];
 158                 if (corner.z >  1.0f) ++hits[4];
 159                 if (corner.z < -1.0f) ++hits[5];
 160         }
 161
 162         // if all corners are outside any given clip plane, the test is true
 163         for (int hit : hits) {
 164                 if (hit == 8) return true;
 165         }
 166
 167         // otherwise the box might still get culled completely, but can't say for sure ;)
 168         return false;
 169 }
 170
 171 }